[發明專利]一種管殼式換熱器的設計方法

在審

• 申請號: 202110311007.5
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN112984803A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 張冠敏;劉磊;孫晨;于耀;朱玉熙;柏超;魏民;田茂誠;張井志;冷學禮;邱燕
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F24H7/00
• 分類號: F24H7/00;F24H9/00;F24H9/18;F24H9/20
• 代理公司: 青島仟航知識產權代理事務所(普通合伙) 37289
• 代理人: 紀尚旭

本發明提供了一種管殼式換熱器，殼體內壁半徑為R，所述中心換熱部件的圓心設置在殼體圓形截面圓心，外圍換熱部件的圓心距離殼體圓形截面的圓心的距離為S，相鄰外圍換熱部件的圓心分別與圓形截面圓心進行連線，兩根連線形成的夾角為A，外圍換熱部件的加熱功率為P2，單個中心換熱部件的加熱功率為P1。本發明設計了一種新式結構的換熱部件在殼體中的布局圖，優化了換熱管的參數的最佳關系，從而實現最優的加熱效率。

技術領域

本發明涉及一種管殼式換熱器，尤其涉及一種換熱效率高的管殼式換熱器。

背景技術

本發明是和青島科技大學進行合作研發的項目，涉及換熱器除垢，在青島科技大學研發的基礎上（申請號2019101874848）將其用于管殼式換熱器的新的發明。

管殼式換熱器被廣泛應用于化工、石油、制冷、核能和動力等工業，由于世界性的能源危機，為了降低能耗，工業生產中對換熱器的需求量也越來越多，對換熱器的質量要求也越來越高。近幾十年來，雖然緊湊式換熱器(板式、板翅式、壓焊板式換熱器等)、熱管式換熱器、直接接觸式換熱器等得到了迅速的發展，但由于管殼式換熱器具有高度的可靠性和廣泛的適應性，其仍占據產量和用量的統治地位，據相關統計，目前工業裝置中管殼式換熱器的用量仍占全部換熱器用量的70％左右。

管殼式換熱器結垢后，采取常規的蒸汽清掃、反沖洗等方式對換熱器進行清洗，生產實踐證明，效果不是很好。只能將換熱器的封頭拆卸下來，采用物理清理的方式，但采取該種方式進行清洗，操作復雜、耗時長，人力、物力投資較大，對連續化的工業生產帶來極大的困難。

利用流體誘導傳熱元件振動實現強化換熱是被動強化換熱的一種形式，可將換熱器內對流體振動誘導的嚴格防止轉變為對振動的有效利用，使傳動元件在低流速下的對流換熱系數大幅度的提高，并利用振動抑制傳熱元件表面污垢，減低污垢熱阻，實現復合強化傳熱。

在應用中發現，持續性的加熱會導致內部流體形成穩定性，即流體不在流動或者流動性很少，或者流量穩定，導致換熱管振動性能大大減弱，從而影響換熱管的除垢以及加熱的效率。因此需要對上述換熱器進行改進。

同時在應用中發現，通過調整相應的結構參數可以提高換熱效率。因此需要對上述換熱器進行改進。

發明內容

本發明針對現有技術中管殼式換熱器的不足，提供一種新式結構的電加熱管殼式換熱器。該管殼式換熱器能夠實現換熱管周期性的頻繁性的振動，提高了加熱效率，從而實現很好的除垢以及加熱效果。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種合理優化間距的管殼式換熱器，包括殼體，所述殼體兩端分別設置管板，所述殼體內設置換熱部件，所述換熱部件包括下管箱、上管箱和換熱管，換熱管與下管箱和上管箱相連通，形成加熱流體封閉循環，所述下管箱、上管箱的兩端設置在管板的開孔中，電加熱器設置在下管箱內；下管箱內填充相變流體；換熱管為一個或者多個，每個換熱管包括多根圓弧形的管束，多根圓弧形的管束的中心線為以下管箱為同心圓的圓弧，相鄰管束的端部連通，從而使得管束的端部形成管束自由端，其特征在于，下管箱和上管箱沿著殼體長度方向上設置，所述換熱管設置為多個，沿著殼體內流體的流動方向，相鄰換熱管的間距不斷變小。

作為優選，沿著殼體內流體的流動方向，鄰換熱管的間距不斷變小的幅度不斷的增加。

作為優選，殼體兩端分別設置管板，所述殼體內設置換熱部件，所述換熱部件包括下管箱、上管箱和換熱管。